泥水平衡顶管施工工法—(国家优秀奖)剖析

泥水平衡顶管施工工法—(国家优秀奖)剖析
泥水平衡顶管施工工法—(国家优秀奖)剖析

泥水平衡顶管施工工法

泥水平衡顶管施工工法是机械化顶管施工的主要方法之一,属于机械化、长距离顶进施工技术,该工法在我国沿海富水地区近年来逐步得到推广应用,而在贫水的西北地区,此项技术应用尚属空白,本工法对施工技术管理有较高的要求,主要体现在对顶管设备操作的严谨性、对施工工艺参数计算和选择的准确性和合理性等。为了规范施工管理,提高施工技术水平,促进本地区非开挖管道机械化施工技术的应用和发展,在分析西北地区土质、总结成功施工经验的基础上,将泥水平衡顶管施工工法予以推广应用。

一、工法特点

泥水平衡顶管施工工法采用机械掘进技术,其特征为:刀盘将切削的土壤送入泥水仓,然后由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面,通过刀盘充分搅拌后由排泥泵经排泥管道将泥水送至地面泥浆池,经沉淀或分离后泥水可重复利用,残渣外运;掘进过程通过刀盘以及顶速平衡正面土压力,调节循环水压力用以平衡地下水压力;采用流体输送切削入泥仓的土体,顶进过程中不间断,施工速度快;无需土质改良或降水处理,施工后地表沉降小。通常泥水平衡顶管的主要设备有:掘进机、主顶设备、测量设备、井内旁通、控制系统等;辅助设备包括:泥水处理设备、注浆设备、中继间等。

泥水平衡顶管工法示意图

二、适用范围

泥水平衡顶管施工工法适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石,也适应强风化岩等恶劣地质条件下的室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。

泥水平衡顶管一般适用于管径D400~2400mm 的管道施工,由于泥水平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点,并可适用于各类复杂地质条件,因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法,可达到良好的效果。

三、工艺原理

泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来平衡土压力和地下水压力的一种顶管施工方法。其基本原理是由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面,再经井内旁通压力调整阀及调整排泥泵转速来调整进水压力大小,使其平衡地下水压及挖掘面土压力,

尽量使掘进机刀

盘在平衡压力下工作,从而可防止由于挖掘面的失稳,造成地面沉降和隆起。

四、工艺流程及操作要点

一)、基本工艺流程

二)、操作要点

1.施工准备

泥水平衡顶管施工前应编制详细的施工组织设计,其中施工方案应包括以下内容:

(1)施工依据、内容、范围

施工方案应依据经过批准的工程文件,按照经过批准的地堪资料进行工艺设计;施工方案应明确施工内容和范围并绘制施工现场平面布置图。

(2)顶管设备选择

泥水平衡顶管机有多种类型,应根据不同的地质条件选择适用的机型,以达到良好的顶进效果。我公司与扬州广鑫机械设备有限公司合作开发的NPD-B多边形偏心破碎泥水平衡顶管机可适用于西北地区复杂地质条件,是一种全土质顶管机。

NPD-B型泥水平衡顶管机可用于用通常意义上的泥水平衡,也可用于全岩石顶管机。NPD-B泥水平衡顶管机的关键是如何保住泥水仓内的泥水不让其流失。为此该设备采取三个保水措施:第一、在刀盘上加两块面板,减小刀盘的开口率,隔断大部份泥水流失的通道以保水;第二、在面板上设计注浆孔,向挖掘面上注入粘土泥浆,让泥土仓内的把透水性好的粗砂变成不透水性的泥沙以保水;第三、施工过程中把进水泥水的比重设定在1.15~1.20之间,漏斗粘度在45~55秒之间(到施工时视情况经试验确定一个最佳值),让它形成较结实的泥膜以保水。

NPD-B偏心破碎泥水平衡顶管机构造图

改进设计的NPD-B型泥水平衡顶管机仍然可用于粘土等其他土质。采用泥水平衡顶管施工的进度快、顶进阻力也小。

这种顶管机的刀盘是由一组十字形刀排和安装在刀排后的多边形锥体组成。泥土仓则是由一个多边形喇叭状的壳体和刀排后的多边形锥体组成。两个多边形的边数是不等的,且多边形锥体与主轴之间有一固定的偏心量。

多边形锥体的后部安装有一块隔栅板和刮泥板,它们都在泥水仓中随刀盘一起转动。只有当破碎后的泥土、石块小于隔栅板栅孔的间隙时才能进入泥水仓,尔后通过排泥管被排出。如果泥水仓内粘聚或沉积有土砂时,就会被刮泥板刮起,通过排泥管排出。

每当刀盘作偏心转动时,它就对泥土、石块形成第一次压碎。由于多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的空间,在刀盘作偏心旋转的过程中,一会儿不断地增大,一会儿变小,这就对泥土、石块形成第二次更为功能更强大的破碎。

当多边形刀盘的每一个边与多边形泥土仓壳体的每一个边所构成的空间在由小变大的一瞬间,即使是粘土,也会拽成一定的缝隙,泥水可通过这些缝隙送达到挖掘面上。加之我们在多边形泥土仓壳体上设有数个高压水喷嘴,一旦送入高压水就会对粘土进行切割、粉碎。因此,多边形偏心破碎泥水平衡顶管机能适用一般泥水平衡顶管机不能适用的内聚力很大的固结性粘土。

(3)施工工艺

施工工艺主要包括:顶管区间段长度的确定,是否使用中继间以及中继间的数量和布置;初始顶进的方案及措施;测量及纠偏的方法;长距离顶进减阻的方案及措施;泥水的运输方案。

(4)施工工艺参数的计算

工艺参数计算主要包括:顶力的计算、后背承载力的计算、土压力和泥水压力控制值计算、泥水的稠度控制计算、注浆系统的相关计算等。

(5)顶管工作井的设计和施工方法

工作井的设计和施工方法主要包括以下内容:工作井的位置及断面形式的选择;工作井的尺寸;工作井的开挖及支撑方法;后背结构的设计及安装方法;洞口密封的设计;工作平台的支搭方法;工作井的降水措施等。

(6)设备安装调试的技术措施

施工设备的安装、调试的技术措施主要包括:施工设备的安装位置、安装精度和牢固要求、安装顺序、调试方法和要求等。

(7)施工过程控制的技术措施

施工过程控制的技术措施主要包括以下内容:工作井内管子的吊运的安装、泥水处理、测量等作业的空间布置以及及平行或交叉作业的安排等;顶管入洞及出洞措施;施工过程中操作室与掘进机头、中继间的联络方式等。

(8)质量安全技术措施

质量及安全技术措施主要包括:控制顶进轴线、高程误差及其他质量因素的措施;顶进操作及设备维护的技术与安全措施;控制地面隆起、沉降的措施;穿越重要构筑物的技术与安全措施。

(9)应对突发事件的预案

进行施工过程中技术、质量、安全的风险分析,制订处理风险事件的应急措施。

(10)顶管施工记录

记录包括顶进过程中的顶进长度、顶力数值或油泵压力表数值、管位偏差及其校正情况、机械运转情况、中继间使用情况、土质水位变化及出现的问题等。

2.工作井

(1)工作井位置的选择应根据管道设计、地形、地层结构、施工环境条件等因素选定。

(2)工作井的开挖深度应满足顶进设备轨道高程及基础厚度的要求。

(3)工作井的结构及支撑应根据开挖断面、挖深、土质条件、

地下水状况及总顶力等进行施工设计。

(4)工作井前壁上应预留顶管入土洞口,洞口中心应与管道中心重合,洞口直径宜大于顶管机刀盘直径2~5cm。

(5)工作井应采用钢筋混凝土护壁,工作井内应设有集水坑。

(6)根据施工设计搭建用于吊运和防护的工作平台,工作井上的平台孔口的尺寸满足管子及弃土吊运空间所需。依据管重及其他附加荷载计算选用工作平台承重主梁。依据起吊设备能力及起吊物重量核算起重架。垂直运输设备必须按施工中最大起吊重量选型,且符合起重设备使用的有关规定。起重设备设专人检验、安装,并遵守安全操作规程。

(7)工作井应设防雨棚,有良好的施工照明条件。

(8)顶管完成任务后,应及时拆除、清理工作井,并进行井室等施工作业,经检验合格后及时回填。

3.设备安装及试运行

设备安装前,根据设备的操作要求及施工方便的原则确定各设备的安装位置、各种管线和电缆的铺设位置及走向等。对设备的吊运、安装顺序进行计划和安排。

(1)设备的安装

①主顶设备底盘的安装应支撑牢固,防止产生受力变形或位移。底盘的调整的定位宜在将顶管机吊运至底盘导轨上后进行。

②主顶设备液压系统宜设置在主顶设备附近以便于操作,液压软

管接头连接清洁无污染。

③吊运完成后,调整底盘及顶管机机头的位置、高程、中线、仰俯角、旋转角等。

④工作井总电源闸箱及用电设备必须执行三相五线制,且安装漏电保护装置,工作坑及管内使用36V以下的照明设备;总电源的匹配大于顶管施工过程中需同时运行的全部设备功耗之和;长距离顶管时须考虑电缆的电压降。顶管机头内应设有应急照明电源,顶管机机头、工作坑及地面设备之间设置通讯联络设备。

⑤工作井内测量仪器的基座不能固定在主顶装置底盘、工作井后背或其他可能在顶进受力时产生变形或位移的基础上,应安装在独立的固定基座上,以减少重复移动和调整次数;宜使用激光经纬仪或激光指向仪与安装在顶管机内的激光目标靶共同组成方位误差测量系统,对顶进的高程的轴线误差进行全过程的监控。

⑥泥水分离系统及注浆系统应安装在地面上适当的位置,符合便投料和排放所需落差的工艺要求。

⑦顶进时应根据所顶管道的管径确定安装通风设备的位置的长度。通风设备结合管内的工作环境条件选定,保证管内有足够的氧气。

(2)设备试运行

设备试运行之前,应对设备的安装,各种管线、电缆的连接进行检查,确认安装和连接无误后方可接通电源。

设备的试运行应遵照设备说明书进行。通过试运转查找和消除设备可能存在的所有问题,确认其处于完好状态。主要包括以下内容:

①不加载的情况下,电源电路开关的接通、切断工况试验的检查。

②液压系统控制阀件的动作灵敏、正确,特别注意有无控制电路反接的现象、操作台显示动作与实际动作是否一致。

③设备润滑和密封系统供油正常,油路畅通,供油压力可在设定的范围内调节。

④刀盘正反旋转动作正确,无异常响声。

⑤纠偏千斤顶的伸缩动作正常,编组动作与操作台显示一致。试查完毕将千斤顶回缩到工作零位。

⑥顶进千斤顶伸缩动作正常,试查完毕将千斤顶回缩到工作零位。

⑦泥水处理系统、注浆系统输送泵的试运转符合设备说明书的规定。

⑧对注浆管路进行加压试验和检查,保证管路畅通、无泄漏。

其调试顺序为:将操作台输出电缆分别与对应的接口接好以后,逐步送电,观察各仪表电压值是否正常;然后依次送电检查各设备运行状态,送水泵、排泥泵、抽水泵以及搅拌筒电机旋转方向,排泥泵的调速系统是否正常,若旋转方向相反则调换该电机两相电源线,若发生异常声音或气味,立刻停电检查故障原因,尽快排除;注浆泵一般采用螺杆泵,不能在无浆液下运行,在调试或运行之前先用管钳扭动转轴,待灵活以后可加水运转,看泵的旋转方向与出口压力;将掘进机各电缆接好,开启操作按钮、动力按钮,并使后方动力站运行(运行前检查油箱内油量是否充足,有无污染);调速旋钮拨至10位,千斤顶切换成伸出,逐渐将调速器拨至0位使全速运行,全部伸出以后

再退回,反复操作1-2次进行排气;关闭后方动力站,打开机内动力站,刀盘运行,TV开,看刀盘旋转方向是否正确,转矩仪是否正常,将转矩仪设定于0位,看报警系统是否正常,倾斜仪指示情况,开、关旁通阀和止水阀,动作是否灵活,操作纠偏控制旋钮,观察纠偏指针在光靶上移动的情况,能否达到最大位置;关闭机内动力站,待机10-15分钟,观察掘进机破碎锥体内有无油滴滴下,若有少量渗出无滴下,可视为合格,停止刀盘运转,TV及动力回路操作回路;拆除掘进机电缆线,可以吊装掘进机于导轨之上,准备顶进。

4.顶进

设备安装、调试和试运行正常后开始正式顶进。

(1)初始顶进

我们把从破洞一直到第三节砼管全部推进入土中的全过程称之为初始顶进。在顶管施工中,初始顶进是一个至关重要的阶段,它的成败将取决于整个顶管过程的成败。

我们把初始顶进分为以下几步:

第一步是破洞。在破洞之前,洞口必须要有防止土体或砂层塌方的措施。在土质均匀的黄土中顶进时,一般洞口采用砖砌封门;但是在砂土中,比较有效的是采取深层搅拌桩和高压旋喷两种方法,但是笔者推荐采用高压旋喷来对顶管井洞口外土体进行加固。因为一般顶管施工都在比较狭小的场地,深层搅拌桩的施工设备庞大,占地大,桩机高度很高,在市区很容易受高压线等的制约,另外相比于高压旋喷造价高,所以不推荐使用。

高压旋喷桩机小,加固土体效果理想,加固顶管井洞口外土体时可以采用纯水泥浆,也可以掺加适量的粉煤灰,主要根据工期和经济性选择。我们在工程工作井洞口外侧采用水灰比为1:1的水泥浆,添加2%氯化钙,正常气温养护期7-10天,因为养护期过长高压旋喷处理过的土体强度大,机具穿过困难;而在接收井洞口处理时则掺加了30%的粉煤灰,养护期28天。实践证明,其固砂效果非常好,而且不影响顶进;同时高压旋喷还可用于对工作坑坑壁的预支护,也取得了令人满意的效果。

第二步是让顶管机入土。当封门破除后,可把顶管机刀盘开动,用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中。这一过程中应注意防止刀盘嵌入砂土中不转而顶管机壳体旋转,我们采取了控制顶进速度和在顶管机左右两侧加设角撑的办法来防止其旋转。

第三步是将机头后方的两根砼管与机头管连接,形成一个整体,用来控制顶进段的高程和中线。至此,初始推进工作完成,此时应停下来进行一次全面的测量,并把测量数据绘成曲线,便于分析。

同时,在初始顶进中还需注意,应在初始顶进的后期方可以进行正常的方向校正工作,这是因为如果当第一节砼管尚未与顶管机后壳体联接时进行纠偏,这时顶管机的前壳体已在土中,后壳体沿在导轨上,纠偏时前壳体不动,后壳体则有可能偏离导轨,不仅起不到纠偏作用,反而会带来更多的麻烦。在初始顶进阶段若非要纠偏不可,这时也只能用纠偏油缸推出(即用纠偏油缸伸出),而不能用纠偏油缸拉(即不能用纠偏油缸缩回)。

(2)顶管机刀盘转速和扭矩控制和调整

①在顶进过程中,根据土质情况和顶进效果进行刀盘转速和扭矩的控制和调整。

②正常顶进情况下刀盘应调至高转速、中低扭矩的状态工作,以获得较好的泥水分离效果。在施工中需停止刀盘回转时,应先停止顶进,让刀盘回转一段时间,观察到刀盘工作电流(或工作油压)开始回落后方可停止刀盘回转。在顶进过程中发现刀盘工作电流(或油压)异常上升时,应降低顶进速度或停止顶进,待刀盘电流(或油压)平稳后再按正常速度顶进。

③当顶管机头发生自转时,应将刀盘回转方向调至与顶管机头自转相同方向进行顶管机头的旋转偏移纠正。

④刀盘的重新起动应采取一切可能的措施降低起动阻力,在确认不会对设备造成破坏或进一步加大顶进困难后,方可加大扭矩起动刀盘。

(3)顶进设备操作

①顶进设备的操作应按前方顶进反馈的控制信息要求实施。

②初始顶进或中途停机重新顶进时,都应遵循从低速到高速的控制原则。

③顶进速度应尽量控制平稳,尤其要避免顶速突然加大的现象。

④对顶进过程中出现的任何工作油压波动都应及时分析原因并采取相应措施。

⑤遇到下列情况时应立即停止顶进,及时分析原因并采取相应措

施,处理完善后再继续顶进:

A 顶进顶力骤升或顶力达最大值时;

B 后背发生位移或后背开裂时;

C 千斤顶油管不通或油泵工作不正常时;

D 进水排泥管路不畅时;

E 监视器工作不正常时;

F 激光经纬仪工作不正常时;

G 砼管出现裂缝或破损时;

H 洞口止水圈漏水时;

I 电路发生故障时。

(4)泥水控制

在泥水平衡顶管中,泥水管理尤其重要,在正式开始顶进前需做必要的计算,来确定泥水的主要技术参数。泥水管理问题包括流量、流速、压力、相对密度等管理。

①流速和流量:

流速太小泥砂就会在管内沉淀,引起管道的堵塞,排水泥砂中含有较大的颗粒,当粒径大于排泥管内径1/3时,排出有困难。为了不引起管道堵塞,流速必须大于一定值,该定值为临界流速,当排泥管公称直径为100MM时,其临界流速为2.2-2.4M/S ,而流量Q为: Q=V*S

=(105.3/2*10-3)2*π*(2.2~2.4)

≈0.019~0.021M3/s

=1.15~1.25m 3/min

(105.3为公称直径100MM 管的实际内径)

为了保险,而实际流速大于临界流速,取Q ≥1.4M 3/min

②泥水压力:

由排泥管总长度和挖掘面地下水压力决定。

L=L

1+L 2+△L+H 1+H 2

L :排泥管最大长度

L 1:推进最大距离

L 2:基坑到沉淀池距离

△L :由阀,弯头引起损失折算成的长度,一般取10~20M 。 H 1:基坑深度

H 2:沉淀池排泥口到地面高度

扬程损失:H F2=L*△H F2

△ H F2:每米扬程损失,取0.075~0.106。

损失压力:△P=ρgH F2 其中ρ:泥水密度 g:重力

加速度

泥水压力:P=P W +△P+(0.1~0.2)

P W :地下水压力

覆土浅取0.1,覆土深,地下水位高取0.2

③ 泥水浓度:

根据地质情况,在渗透系数较小的土层中,泥水比重可控制在1.05以下;在渗透系数适中的土层中,必须保持泥水稳定,即泥水中

除必须含有一定比例的粘土外,还须加一定比例的膨润土,保持泥水稳定,泥水比重控制在1.05~1.10之间;在渗透系数大的土层,浓度太小泥水会渗入土层,致使泥水压力无法建立,无法排泥,为了保证压力水不易渗透到土层中,泥水的浓度应适当增加,泥水比重控制在1.10~1.20之间,在挖掘面上使泥膜快速形成,从而使泥水压力有效

控制挖掘面保持正常稳定状态,而泥水循环利用会损失一些粘土,这时要不断地向循环水中加粘土或膨润土来补充。

(5)纠偏操作

顶进过程中的纠偏是顶管作业质量好坏的关键,若操作不当,可能造成顶力骤升、管接口破损,严重时可能造成管道无法顶进,引发严重的安全、质量事故和重大经济损失,尤其是在砂层中顶进,管道极易因为泥水过度冲刷造成顶管机机头下沉,因此,对于顶进过程的纠偏显得尤为重要。

在机头和机头连接工具管出洞前,即使发生中线和高程偏差,也尽可能不要纠偏,因为此时纠偏,机头连接管尚位于导轨上,起不到纠偏效果;机头连接管出洞后,若高程中线在±2㎝以内时,可不纠偏,当高程或中线超出标准值2㎝以上时,根据监视器内的光点位置变化趋势进行纠偏,必须有一个提前量,纠偏遵循“先纠高程,后纠中线,小角度连续纠偏”的原则,纠偏油缸的伸出量一次不得太大(以不超过2㎝为宜);当光点位置有反向移动趋势或移动速度放缓时,可将纠偏油缸缩回,停止纠偏,纠偏时还应观察监视器内仰俯角和旋转角变化,作为参考数值,仰俯角和旋转角最大偏差不得超过原始值

3°。

当监视器中光点发生显著变化时,应停止顶进,测量人员须下坑对经纬仪进行重新校正复核,查找是否属仪器被触碰或震动所致;若不是,须进行原因分析,并会商处理办法。

顶进工程中,操作人员应随时监测监视器各项数据的变化,

并及时记录,在分析记录数据的基础上进行纠偏。

顶管过程中,操作人员必须对顶管各项数值进行纪录,顶进记录应做到记录准确、清楚、完整、及时,顶进记录每顶进一根管子记录数据不得少于一次,每班次不少于6次,尤其是交接班前,无论该管子是否完全顶进都应进行纪录,交接班必须履行交接班手续,测量人员应相互沟通。

测量人员应对激光经纬仪进行每作业班次不少于两次的校核,并保留校核纪录。

(6)顶进过程中工作井管理

工作井是管子安装、顶进、泥水处理、测量等交叉作业的区域,应制定工作井管理制度。

①应合理安排施工作业顺序并做好施工人员的调配管理,各道工序操作应有专人负责,职责分明。

②顶管机、中继间、工作井内以及地面上设备的操作应有统一的施工指挥,按约定的信号操作,并设有报警信号。

③管子吊运的方式、吊具强度及合理性等应经检查确认安全可靠。管子从工作坑平台上吊运到主顶设备轨道上的过程中,应有相应

措施保证施工人员的安全,并防止可能对管子造成的损坏。

④管子吊运到主顶设备轨道上后,应进行管端密封圈部位的清洁和润滑处理,并调整好管子接口同心度。管子对接宜借助主顶设备缓慢奖管子顶入,应注意检查密封圈的情况,防止被挤不或挤出。

⑤管内泥水输送管道应做好密封,防止漏水。定时检查管道是否畅通,防止管道堵塞,保证泥水的正常输送。

⑥顶铁应有足够的刚度,顶铁上有锁定装置;顶铁的安装必须保证对位准确,防止千斤顶活塞杆偏心受力;边圈与管口之间应采用缓冲材料衬垫。

⑦施工过程中应注意防止顶进千斤顶活塞杆被硬物撞伤,应及时

清除洒落在活塞杆上的泥砂和污物。

⑧施工过程中应注意保护好测量基准点及固定在工作坑内的激光测量仪器等,测量点及测量仪器应定时或定况进行校核。

⑨施工过程中应避免出现互相干扰的交叉作业。

⑩每根管子顶进完毕后,进行电缆、泥水输送管、注浆管等的断开和穿过管子后再接通作业时,应注意如下事项:

a.电缆断开前应先切断电源。

b.电缆插头拔下后应做好插头防护,防止被泥砂污染和遇水。

c.电缆再接通前应检查插头是否清洁、干燥。

d.泥水输送管、注浆管等的断开前应停止泵送、关闭阀门。

e.在操作过程中应注意防止各种电缆和管线被挤坏。

f.各种电缆和管线的分布应避免因顶进设备等的移动受到扯拽。

⑾施工现场应设置管子存放区,管子应排放整齐,以方便管子的吊运下管。

(8)施工指令及记录

①泥水平衡顶管施工应有统一的施工组织和现场指挥,顶进指令、纠偏指令、停止指令的下达应由有关负责人做出。

②顶进应昼夜连续进行施工,除顶管机停机正常维护或不可抗拒情况下,不得停止作业。

③每班均应填写施工记录。施工记录应包括长度、顶力数值或油泵压力数值、管位偏差及其校正情况、土质水位变化及出现的问题的应注意的事项。交接时应将施工记录向下一班交接清楚。

④应设专职人员对顶管施工设备进行定期保养和日常维修,做维修保养记录。设备的保养和维修应符合设备使用说明书的要求。

5.测量与监控

(1)编制测量及监控方案

顶管施工开始前,应根据设计文件规定的工程内容与现场环境条件及顶管施工特点编制工程的测量与监控方案,主要包括:

①平面与高程控制测量方案。

②工作坑内及管道内控制测量方案。

③顶管施工中的测量项目、内容、要求。

④顶管贯通前的测控方案。

⑤地面及周边建筑物隆沉监控方案。

(2)高程及中线误差监测

①泥水平衡顶管施工测量应建立地面及地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。

②为了实现对前端顶管机偏离轴线的动态监测、提高施工测量效率并与机械化顶管技术相适应,泥水平衡顶管应采用激光导向进行监控。

③宜以激光测量数据作为顶进过程中判断前端顶管机高程及中线误差的主要依据。在施工经验不足的情况下,应使用水准仪和经纬仪进行高程和中线误差的校验测量;这种测量方法还用于对顶进管段高程及中线误差的测量。

④使用水准仪和经纬仪对顶管机进行测量应安排在工作间隙进行,在纠偏过程中应增加测量次数,反之在顶进正常情况下可减少测量次数。

⑤每完成一节管子的顶进,应测量一次管中心线和高程;每个接口应测一点,有错口时测两点,并形成文件。

⑥工作坑与接收坑贯通后,应进行管道最终验收测量。确定管道的中心线与管底高程、井位位置。

(3)地面隆沉情况监控

对顶管施工中地面隆起情况进行监控,监控应符合下列要求:

①监控基准点应设在施工影响区域外,并具有良好通视与防干扰条件。

②隆沉观测点应沿顶管机前进轴线方向对称安排布置,具体布设尺寸应结合初始顶进试验,由施工设计确定。

泥水平衡顶管施工工法.doc

泥水平衡顶管穿越施工工法 冯大永倪宏源曾士伟历明马鹏程 1.前言 随着管道建设的发展,管道在穿越高速公路、铁路、建筑物等特殊地段时,传统的人工掏土顶管施工,因易坍塌、效率低、受周边环境制约等缺点越来越不适合于现场施工,泥水平衡顶管施工属于机械化、长距离顶进施工技术,在我国近年来逐步得到推广和应用,泥水平衡顶管施工则切实解决了施工中受地形限制、顶管长度限制、施工安全、环境污染等传统顶管存在的各项问题。本工法对施工技术操作要求较高,主要体现在对顶管设备操作、排泥系统的操作、注浆系统的操作都比较严格。 泥水平衡顶管的主要设备有:泥水平衡顶管机、主顶设备、测量设备、电气控制系统、泥水处理设备、压浆系统等。 2.工法特点 2.1 该工法层次清楚,操作简便,运行可靠,便于掌握,可以对复杂的地下情况作出快速反应。

2.2顶管在地面操作,安全、直观、方便。 2.3适用土质范围广,软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。 2.2施工精度高,上、下、左、右可纠偏,最大纠偏角度达2.5°,并可作较长距离顶进。 2.3对管体周围的土体扰动较小,地面沉降小,道路交通及构筑物相对安全。 2.4操作坑内施工环境较好,采用泥水输送弃土,没有吊土、搬运土方,施工无安全风险。 2.5施工噪音小,对周围的环境影响小。 3.适用范围 泥水平衡顶管施工工法适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石,也适应强风化岩等恶劣地质条件下的石油管道、室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。 由于泥水平衡顶管顶距长,只要控制好降水措施,就能很好控制地面隆沉、施工安全等特点,并可适用于各类复杂地质条件,因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法,可达到良好的效果。 4. 工艺原理 泥水平衡式顶管机是利用泥水压力来平衡顶进工作面上的水压力和土压力,采用机械掘进技术。工艺原理为:当接通机头刀盘电动机的电源开关时,刀盘就被驱动并以均匀速度对土体进行切削,刀盘可以根据土压自动前后移动,在顶进中起机械支撑开挖面的作用,维持挖掘面的土压。通过刀盘切削,将相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入泥水仓,土将相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入机头泥水仓内,由供水管向泥水仓内供水,泥土在泥水仓内与泥水混合成泥浆后,再由排泥管道排到泥浆池,泥浆经沉淀或分离后泥水可重复利用,残渣外运;掘进过程通过调节循环水压力用以平衡地下水压力。在切土、排泥时同步采用等压油缸持续顶进套管,同时通过机头内设置的4处纠偏油缸进行纠偏,在顶进过程中,加注触变泥浆填充管道周围的空隙,形成一道泥浆保护套,起到支撑地层,减少地面沉降,减少顶进阻力的作用。

泥水平衡顶管施工方案

工作井施工完成后,开始顶管施工,针对施工地区的土质情况,我方计划采用泥水平衡顶管 施工方案。 1、泥水平衡顶管施工工艺 一、泥水平衡式顶管 微型掘进机被主顶油缸向前推进,掘进机头进入止水圈,穿过土层到达接收井,电动机提供 能量,转动切削刀盘,通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质,石块等在转动的切削刀盘内被 粉碎,然后进入泥水舱,在那里与泥浆混合,最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地 面上。在挖掘过程中,采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡,以至始终处于主动与被动 土压之间,达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后,电缆、泥浆管被 拆除,吊下第一节顶进管,它被推到掘进机的尾套处,与掘进头连接管顶进以后,挖掘终止、液压慢慢收回,另一节管道又吊入井内,套在第一节管道后方,连接在一起,重新顶进,这 个过程不断重复,直到所有管道被顶入土层完毕,完成一条永久性的地下管道。 掘进机在掘进过程中,采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束, 调整好所需的标高及方向位置后,对准掘进机内的定位光靶上,激光靶的影像被捕捉到机内 摄像机的影像内,并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机 内置式油缸进行伸缩,为达到纠偏的目的,调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过 程中,甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向5cm内的偏离精度。 当工作井完成以后,经调试完毕的液压系统,顶管掘进机便通过运输至工地,并安装就位至 导轨上,微型掘进设备还包括,操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置, 激光定位装置,减摩剂搅拌注入装置,泥水处理装置;其他辅助装置包括起重机,发电机、 卡车、电焊机等。随后,微型掘进装置上。 泥水平衡式顶管突出的优点: (1)适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高,以及变化范围很大的条件下,它都适用。 (2)可有效地保持挖掘面的稳定,对所顶管子周围的土体扰动比较小,因而由顶管引起的 地面沉降较小。 (3)与其他类型的顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其在粘土层这种表现得 更为突出,所以特别适用于长距离顶管。 (4)工作坑内的作业环境较好,作业比较安全,由于它采用泥水管道,输送弃土,不存在 吊土,搬运等危险的作业。 (5)泥水输送弃土为连续作业,因此进度比较快。 主要设备参数: 本工程使用的主要设备是YX-2000型和YX-1800型泥水平衡顶管机。主要参数如下: 1 尺寸 外径(mm):2420 全长(mm):4300 重量(T):25 2 切削刀盘 电机功率(KW):74 转矩(KN.m):470 转速(r/min):1.5 ɑ=3.32 3 纠偏油缸 数量(个):4 每个推力(KN):1072

机械式土压泥水平衡顶管施工方案

D1800钢管顶管施工方案 一、概述 本次①1800顶管工程是南京市城东污水处理系统07标段污水收集系统中的一个重要组成部分。 本段①1800顶管施工具体长度如下: 1. B15#井?泵站①1800钢管,顶进长度m。 2. B15#井?B16#井①1800钢管,顶进长度约m。 3. B5#井?B16 #井①1800钢管,顶进长度约m。 由于顶管施工均在运粮河及秦淮河侧进行,并且要穿越运粮河河道,所以施工比较复杂。 顶管施工覆土较深,顶进距离较长,对施工有影响的建(构)筑物尚未拆除,因此顶管施工的难度较大。 本项目共有段顶管,全长约M,管径为①1800钢管。 本工程钢管顶管采用机械式土压泥水平衡顶管掘进机进行施工

、顶管工艺流程图三、顶进掘进机选型 本工程经过反复方案论证,最后确定选用D1000机械式土压泥水平衡顶管掘进机。 机械式土压泥水平衡顶管掘进机是一种刀盘可伸缩的掘进机,操作可以在基坑内或地面操纵室内进行的,即Telemole掘进机。 掘进机前壳体的前端是刀盘,在刀盘的后面就是泥水仓。刀盘是由电动机通过行星减速器减速以后再驱动的。刀盘可在泥水仓前后移动。刀盘上有二至四个矩形槽,槽内安放着可以前后伸缩的刀排和刀头。刀排向前伸时,可以切削土体,同时被切削下来的土从刀头与刀盘之间的空隙进入泥水仓内。在刀盘的面板上还散布着一个个固定的刀头。该刀头是在槽内刀头缩回后切削土体用的。在刀盘边缘还有几把边缘刀头,该刀头能在校正方向过程中把掘进机边缘的土挖净,使掘进机的方向容易校正。在平时,不进行方向校正时,该刀头可把掘进机前方的土挖成与掘进机壳体一样大小的洞,使掘进机顶进过程中,不使刀盘受挤压的力过大而影响平衡的力。在土质条件比较硬的情况下更是如此。在前后壳体之间有纠偏油缸,在掘进机下部平行地安装着两根管子为进、排泥管。

泥水平衡顶管施工专项方案

泥水平衡顶管施工专项方案 (一)施工前期准备 ⑴顶管机械设备、管材进场准备及施工人员组织 针对地质特点和工程管材选定与之相适应的顶管掘进设备、顶管施工工艺,对顶管配套设备、设施进行检修及调试,使其保持在良好的待用状态;提前做好管材供应计划,将相应的管材技术参数以书面形式向管材生产厂交底;安排具有丰富顶管施工经验的班组进驻现场施工,施工前做好全面的技术交底和安全交底,确保有关劳动安全及施工技术教育,加强工人的劳动安全意识,提高施工技术水平。 ⑵对顶管沿线地质情况进行核查 为确保顶管成功,需对顶管沿线的地质情况核查,进行补堪,加密钻孔密度,通过补堪资料与原地勘报告相比较,出具更详细、准确的河道内管道穿越地层情况说明和河床覆土情况说明用以指导现场施工和方案编制。 ⑶编制专项方案、组织专项技术交底 施工前,在项目技术负责人的带领下集中有关技术人员仔细审阅图纸与相关资料,结合现场情况,编制详细的顶管专项方案用以指导施工,方案报送专家评审;并组织召开专题技术交底会,参加人员设计顶管施工的所有工种,认真做好技术交底工作。 ⑷测量准备 a.井下高程点的设置: 施工时地面高程点的导入采用悬挂钢卷尺法。 导入标高之前,首先在工作井的适当位置埋设高程点,待稳定后进行高程导入。工作井的同一高程点进行三次独立导入标高,其互差必须在规定值以内(精度指标不大于3mm),然后将其作为顶管施工中高程控制的绝对高程点。工作井内的高程点必须大于2个,并在施工中要定期互相校对。顶进过程中高程测量可依靠工作井内的任一水准点作为后视高程点,校核激光束高程和已顶进管道高程。 b. 中心测量控制 直线顶管施工,首先将管道中心桩用经纬仪(精度2″)引入工作井两侧井壁上或支架上,作为顶管中心的测量基线,然后将其投入工作井内,将激光经纬仪安装在

泥水平衡顶管的施工工艺

泥水平衡顶管的施工工艺 摘要:泥水平衡法是一种常见的顶管施工方法,在市政道路排水管道综合管线 施工中发挥着很好作用,本文主要介绍泥水平衡的施工工艺及方法。 关键词:泥水平衡;顶管;工艺 一、主要特点; 1.本工艺主要是利用泥水压力平衡地下水压力,同时它也平衡掘进机所处土层的土压力,适用的土质范围比较广。 2.可有效地保持挖掘面的稳定,对所顶管子周围的土体扰动比较小,与其他类型顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其是在粘土层体现的更为突出,较适宜于长距离顶管。 3.工作坑内的作业环境比较好,作业比较安全。 4.由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的,作业时的进度比较快。 5. 泥水平衡顶管施工具有低噪音、震动小等特点。 二、施工工艺 (一)顶管施工工艺流程图 (二)施工前的准备工作 1、进行施工测量和现场放线工作,做好定位点控制。 2、进行顶管所用设备的加工制作。 3、进行施工技术交底工作。 (三)工作井与接收井施工 1、测量放线 依据建设单位给定的书面通知文件、测量控制网以及设计施工图纸,测设工作井,接收 井及管线位置和高程,确定井开挖区域和管线轴线。测量操作执行国家规范《城市测量规范》(CJJ/T8-2011)。 2、工作井及接收井施工方法 1、施工放样:确定开挖位置及基坑长度与宽度。 2、根据放样及平面布置图安设围挡、确保安全。 3、为避免地表水软化坡肩,有效排泄边坡渗水,在坡顶设一道300*300砖砌排水沟截断地表水,在基坑开挖前要疏干地表已有积水,采取有效措施保证地表水能顺畅排泄,不发生 积水,以防基坑塌方。 4、为确保施工安全,土方开挖必须严格遵循分区分层分段,适时兼顾综合平衡的原则。 一般每次开挖80cm左右,即进行护壁,如果遇有流砂等应适当减少开挖深度,一般不超过 30cm及时进行护壁。 5、工作坑、接收坑严格按图纸规范要求和施工方案进行施工支护。 6、工作坑、接收坑井口均高出原地面30cm。 (四)顶管工作井内设备安装 1、导轨安装:导轨安装前要先复核高程、轴线,确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨 定位必须稳固、正确,在顶进中承受各种负荷时产生位移、变形、沉降符合设计规范要求, 导轨坡度应与管道设计坡度一致。 2、下管、顶进、出土和挖土设备: 采用吊车下管,用千斤顶、高压油泵作为顶进设备,用泥水平衡顶管掘进机作为挖土设备,用泥浆泵作抽排泥浆设备。 3、照明设备:井内使用电压不大于36V的低压照明。 (五)管道顶进 顶管工作坑完成并达到管道顶进要求后即开始顶管施工。 1、引入测量轴线及水准点

泥水平衡顶管施工工艺

针对本项目的特性技术方案简述 目录 施工技术篇 一、工程概述 二、总体施工部署及施工思路 2.1 初步施工安排 2.2 总体计划 2.3 工程管理目标 2.4 施工的前准备工作 2.5 施工组织管理 2.6 项目施工总体思路及工艺 2.7 施工总平面图布置规划 三、重点、关键和难点工程的施工方案、工艺及其措施简述 3.1 重点、关键和难点工程分析及应对措施 3.1.1 城市中心区的和谐施工 3.1.2 交通疏解、管线改迁及征地拆迁对工程前期推进影响大 3.1.3 盾构始发与到达施工难度大 3.1.4 基坑安全施工 3.1.5 顶管施工重难点分析及应对措施 3.1.6 泥水盾构刀盘、刀具设计 3.2 本项目主要工程施工方案及工艺简述 3.2.1 竖井(工作井)施工 3.2.2 顶管施工 3.2.3 盾构施工 3.2.4 管道功能性试验 3.2.5 其他附属及机电安装工程 四、交通疏导方案规划 4.1 交通疏导原则及规定 4.2 交通疏解实施程序

4.3 交通疏解方案 五、地下管线及其他地上地下设施的保护加固措施 5.1 地下管线保护措施 5.2 建构筑物保护措施 六、施工保障措施 6.1 施工质量保障措施 6.1.1 质量目标 6.1.2 质量保证体系 6.1.3 质量保证制度 6.1.4 主要工程施工质量控制措施 6.2 施工安全保障措施 6.2.1 安全目标 6.2.2 安全保证体系 6.2.3 安全保证制度 6.2.4 主要工程施工安全控制措施 6.3 应急预案 6.3.1 应急救援中心的职责 6.3.2 信息报告及处理 6.3.3 应急决策及响应 6.3.4 应急救援的资源配置 6.4 文明施工及环境保护措施 6.4.1 管理体系 6.4.2 文明施工措施 6.4.2 环境保护措施 七、本项目拟配备的机械设备情况

顶管专项施工方案(泥水平衡法)

第一章编制依据和工程概况 一、编制依据 1、广州市净水有限公司所提供设计图纸、招标文件; 2、《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008); 3、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》(GB50141-2008) 4、《市政排水工程质量检验标准》CJJ-90; 5、《混凝土和钢筋混凝土排水管》(GB/T11836-2009); 6、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005 7、《顶管施工技术》余彬泉、陈传灿编著人民交通出版社 8、国家有关法律法规及广东省人民政府、地方人民政府及其所属有关部门在施工安全、工地治安、人员健康、环境保护及土地租用等方面的具体规定和标准。 9、建设同类及类似工程的施工经验及用于本合同段施工队伍的施工设备和技术力量情况。 二、工程概况 本工程拟建设污水管道约2.893km,主管管径D500~D1000管道,限流管管径D300~D400,管材主要为:DN500采用HDPE管,倒虹管采用钢管,顶管采用Ⅲ级钢筋混凝土管,其余采用Ⅱ级钢筋混凝土管。施工方案为明挖和顶管结合施工。 顶管工作段为WC22~WC25长113米,WC25~WC29长164米。 顶管矩形工作井尺寸为7米×4.9米,圆形接收井尺寸为7米。 根据设计图纸顶管共2段共设顶管工作井1座,接收井2座,工作井设于WC25,接收丼设于WC25、WC25。 地质情况:根据地质报告中间成果,详见附件:钻孔柱状图 本工程顶管方式采用泥水平衡法。 第二章工程特点和施工前的准备工作 一、工程特点 1、本工程平面位置按排水工程管道走向依次布置,施工线路较长,施工放线及结构的模板、钢筋施工的方案必须周密,重点控制。 2、由于本工程为全现浇钢筋混凝土结构,因此混凝土质量直接关系到结构的安全和质量情况,因此必须确保混凝土的工程质量。 3、本工程施工历经雨季,所以抓好雨季施工是重点。 4、本工程施工场地要根据工程施工需要迁移,在每相临两座工作坑之间进行流水施工是本工程的施工特点。 5、本工程顶管位于挖方区,埋置较深。 二、施工前的准备工作 1、进行施工测量和现场放线工作。 2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物,如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。 1 广东省金信路桥有限公司 第1页

泥水平衡顶管施工组织设计方案

泥水平衡顶管施工组织设计 一、工程概况 本工程为顶管工程。采用Φ800顶管,总长为m,管中心标高-6.20~-27.72m。土质由标高为m的土到m的土。 二、顶管方案 1、机头选型 本工程由于一次顶进距离较长,为确保工程质量万无一失,确保绝对工程安全,我公司根据以住施工经验,决定采用日本ISEKI公司生产的UNCLEMOLE型TCZ600具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。 ①具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机有多种形式。 其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机,其刀盘的正面,开口比较大,便于大块的卵石等能进入顶管机内,刀盘正面上下两个泥土和石块的进口,其开口的面积约占顶管机全断面的15%~20%。 刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮,然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样,只要刀盘驱动电机转动,刀盘也就转动,同时轧辊也转动。在掘进机工作时,刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓,然后从排泥管中被排出。 另外,由于刀盘运动过程中,泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着,因此,它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中,从而保证了掘进机不仅在砂土中,即使在粘土中也能正常工作。 一般情况下,刀盘每分钟旋转4~5转,每当刀盘旋转一圈时,偏心的轧碎动作达20~23次。由于本机有以上这些特殊的构造,因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的,破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%~45%之间,破碎的卵石强度可达200Mpa。 本掘进机的优点是: A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置(DESANDMAN)成套化。 B、带锥形破碎机的条幅刀盘,能破碎小于外径30%,一轴强度196Mpa(2000 kg/cm2)的砾石。 C、该机能适用各种土壤条件,如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 D、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 E、该机由一人在地面遥控操纵即可。 F、可在控制台上进行电视监测及方向控制,精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统,有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内! G、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。 H、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好,操作灵活的分离系统,且能节省安装空间。 此机型在现今使用较广,我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠,对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。 2、平面布置、井内布置及管内布置 2.1在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施,地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理,环境整洁、卫生,并有专职人员进行管理。 2.2现场布置采用8t汽吊,设备进场时,采用16t汽车吊车。 2.3管道顶进时,起吊设备采用跨距为14m的龙门行车(起重能力为30t),行车导轨与顶管中心线应平行铺设,并与管中心左右对称。 2.4井内布置

泥水平衡顶管施工专项技术方案设计

坪山河流域水环境综合整治工程- 墩子河综合整治工程 顶管工程安全专项施工方案

XX市金河建设集团XX 2016年3月28日

目录 第一章编制依据及原则 第一节编制依据 (1) 第二节编制原则 (2) 第二章工程概况 第一节工程简介 (2) 第二节环境与地质条件 (3) 第三节顶管工程量 (5) 第四节实施目标 (6) 第三章施工总体部署 第一节临时设施安排及施工准备 (6) 第二节设备、人员、材料安排 (7) 第三节施工准备工作计划 (7) 第四章工程施工方案与工艺 第一节工作井(沉井)施工 (11) 第二节施工工艺流程 (20) 第三节顶力计算、最大顶距确定 (23) 第四节后座墙 (25) 第五节泥水系统、水压控制、注浆量的计算 (27) 第六节操作控制系统 (29) 第七节进出洞和机头吊装措施 (30) 第八节顶管施工过程中应注意的问题 (32) 第九节顶管施工测量及方向控制 (32) 第十节施工用电方案及作业人员安全措施 (34) 第五章建筑物及地下管线保护措施

第一节工程施工中需采取的保护措施 (36) 第二节施工过程中地面变形控制措施 (36) 第六章质量标准与控制 第一节质量标准 (36) 第二节顶管施工质量要求 (36)

第三节质量保证的技术措施 (37) 第七章安全生产与文明施工 第一节安全管理目标 (37) 第二节现场安全管理措施 (37) 第八章雨天施工措施 (40) 第九章应急救援预案 第一节应急预案的方针与原则 (40) 第二节应急预案工作流程图 (40) 第三节明挖深基坑开挖存在的危险因素及预防、应急措施 (41) 附表1 使用设备一览表 附表2 主要机械设备和测量检验设备配备表 附表3 劳动力计划表 附图顶管工程平面图 附图顶管施工进度计划横道图

泥水平衡顶管施工方案

透系数大,物理力学性质差。因此,我们选择一种较先进的全封闭机械顶管掘进机――TLM泥水平衡掘进机。 该机具有沉降控制精度高,顶进速度快等特点。

进浆管排浆管 进浆泵 泥水处理器泥浆箱进浆泵 机内旁通 1.2 主顶进系统设置 主顶进系统由油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成,其主要功能是完成管节顶进,是顶管设备系统的主要组成部份。 ①油缸组 油缸组由4只油缸分两列左右对称布置,每列各2只油缸叠积而成,并用可分式结构的支座固定,用联接梁连成一体。 油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤项,每只油缸最大推力为2000kN,装备最大推力为8000kN,满足顶管最大允许顶力的要求。油缸行程3.5m,因此长度 2.5m的管节可一次连续顶进完成,无须再设垫块,提高了工效,并减轻了劳动强度。 ②液压泵站

选用2台A2F28RP2斜轴式柱塞油泵,配备Y200L—6型电机。通过调速阀可改变油泵的流量,据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面土压平衡的条件,从而起到控制地面沉降的作用。 ③钢后靠 管节顶进时油缸的反力,通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上,避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时,应与顶进轴线保持垂直,与井壁间的空隙应用素混凝土填实,确保整体接触。 ④主顶进装置主要技术参数 油缸数量:4只;油缸尺寸:D×d×L=φ250×φ220×3500mm; 油缸行程:S=3000m;限定油压:P额=25MPa; 限定推力:F额=2000kN;最高油压:Pmax=31.5MPa; 最大推力:Fmax=2000kN;顶进速度:V=0-80mm/min ; 油泵型号:A2F28RP2 Pmax=31.5MPa Q=28L/min 电机型号:Y200L—6 N=15KW n=1000rpm 1.3 中继环设计 本工程φ1500顶管最

泥水平衡机械顶管施工方案

泥水平衡机械顶管施工工艺流程 一、顶管方案 1.机头选型 本工程由于一次顶进距离较长,为确保工程质量万无一失,确保绝对工程安全,我公司根据以住施工经验以及现场实际情况,决定采用泥水平衡顶管掘进机。 其基本原理是主轴偏心回转运动的泥水平衡顶管机,其刀盘的正面,开口比较大,便于大块的卵石等能进入顶管机内,刀盘正面上下两个泥土和石块的进口,其开口的面积约占顶管机全断面的15%~20%。

刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮,然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样,只要刀盘驱动电机转动,刀盘也就转动,同时轧辊也转动。在掘进机工作时,刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓,然后从排泥管中被排出。 另外,由于刀盘运动过程中,泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着,因此,它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中,从而保证了掘进机不仅在砂土中,即使在粘土中也能正常工作。 本掘进机的优点是: A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置(DESANDMAN)成套化。 B、该机能适用各种土壤条件,如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 C、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 D、该机由一人在地面遥控操纵即可。 E、可在控制台上进行电视监测及方向控制,精度高。带有ISEKI 专利的RSG双光靶方向控制系统,有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内! F、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。

3000泥水平衡顶管现场施工方法

¢3000泥水平衡顶管施工方案 工作井施工完成后,开始顶管施工,针对施工地区的土质情况,我方计划采用 泥水平衡顶管施工方案。 1、泥水平衡顶管施工工艺 一、泥水平衡式顶管 微型掘进机被主顶油缸向前推进,掘进机头进入止水圈,穿过土层到达接收井, 直向5cm 并安装就位至导轨上,微型掘进设备还包括,操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置,激光定位装置,减摩剂搅拌注入装置,泥水处理装置;其他辅助装置包括起重机,发电机、卡车、电焊机等。随后,微型掘进装置上。 泥水平衡式顶管突出的优点:

(1)适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高,以及变化范围很大的条件 下,它都适用。 (2)可有效地保持挖掘面的稳定,对所顶管子周围的土体扰动比较小,因而由 顶管引起的地面沉降较小。 (3)与其他类型的顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其在粘土层这种表现得更为突出,所以特别适用于长距离顶管。

③井上,井下建立测量控制网,并经复核报验监理认可。 三、井下准备工作及井内布置 工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。顶管基座为钢结构预制构件,顶管基座位置按管道设计轴线准确进行放样,安装时按照测量放样的基线,吊入井下就位安装固定。基座上的导轨按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置,并设置支撑加固,保证基座稳定不变形。 四、技术交底,岗位培训 1 复原状。如压缩回弹量大,会导致大量行程消耗在后座墙压缩变形土,从而大在降低千斤顶的有效冲程,使顶进效率降低。故后座墙必须具有足够的刚度。 (3)、后座墙表面要平直 后座墙表面应平直,并垂直于顶进管道的轴线,以免产生偏心受压,使顶力损 失和发生质量、安全事故。 (4)、材质要均匀

泥水平衡顶管施工组织设计(仅供参考!)

泥水平衡顶管施工组织设计(仅供参考!)泥水平衡顶管施工组织设计(仅供参考!) 目录 一.工程概况 二.顶管方案 1、机头选型 2、平面布置 3、出土方案 4、顶力计算、中继间及中继间布置 5、出洞方案 6、测量方法 7、通风设置 8、顶管动力、照明配套 9、管接口质量控制 10、防止旋转措施 11、设备保养 12、顶进结束后机头处理 13、浅覆土安全技术 14、注浆减磨 五、安全 六、质量控制 七、进度计划

一、工程概况 本工程为顶管工程。采用Φ800顶管,总长为m,管中心标高-6.20~-27.72m。土质由标高为m的土到m的土。 二、顶管方案 1、机头选型 本工程由于一次顶进距离较长,为确保工程质量万无一失,确保绝对工程安全,我公司根据以住施工经验,决定采用日本ISEKI公司生产的UNCLEMOLE 型TCZ600具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。 本掘进机的优点是: 特点: A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置(DESANDMAN)成套化。 B、带锥形破碎机的条幅刀盘,能破碎小于外径30%,一轴强度196Mpa(2000 kg/cm2)的砾石。 C、该机能适用各种土壤条件,如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 D、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 E、该机由一人在地面遥控操纵即可。

F、可在控制台上进行电视监测及方向控制,精度高。带有ISEKI 专利的RSG双光靶方向控制系统,有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内! 此机型在现今使用较广,我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠,对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。 2、平面布置、井内布置及管内布置 2.1在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施,地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理,环境整洁、卫生,并有专职人员进行管理。 2.2现场布置采用8t汽吊,设备进场时,采用16t汽车吊车。 2.3管道顶进时,起吊设备采用跨距为14m的龙门行车(起重能力为30t),行车导轨与顶管中心线应平行铺设,并与管中心左右对称。 2.4井内布置 工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。 3、出土方案 泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式,被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆,然后由泥浆泵抽出,高速排土。 在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和

泥水平衡顶管施工方案

该机具有沉降控制精度高,顶进速度快等特点。

主顶进系统设置 主顶进系统由油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成,其主要功能是完成管节顶进,是顶管设备系统的主要组成部份。 , ①油缸组 油缸组由4只油缸分两列左右对称布置,每列各2只油缸叠积而成,并用可分式结构的支座固定,用联接梁连成一体。 油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤项,每只油缸最大推力为2000kN ,装备最大推力为8000kN ,满足顶管最大允许顶力的要求。油缸行程,因此长度的管节可一次连续顶进完成,无须再设垫块,提高了工效,并减轻了劳动强度。 ②液压泵站 选用2台A2F28RP2斜轴式柱塞油泵,配备Y200L —6型电机。通过调速阀可改变油泵的流量,据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面土压平衡的条件,从而起到控制地面沉降的作用。 ③钢后靠 管节顶进时油缸的反力,通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上,避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时,应与顶进轴线保 泥水处理器 ' 泥浆箱 进浆泵 进浆管 排浆管 进浆泵 机内旁通

持垂直,与井壁间的空隙应用素混凝土填实,确保整体接触。 ④主顶进装置主要技术参数 — 油缸数量:4只; 油缸尺寸:D ×d ×L =φ250×φ220×3500mm ; 油缸行程:S=3000m ; 限定油压:P 额=25MPa ; 限定推力:F 额=2000kN ; 最高油压:Pmax =; 最大推力:Fmax =2000kN ; 顶进速度:V=0-80mm /min ; 油泵型号:A2F28RP2 Pmax= Q=28L/min 电机型号:Y200L —6 N=15KW n =1000rpm 中继环设计 本工程φ1500顶管最大顶距159米,根据以往的施工经验不需要设中继间。 注浆设备系统 对顶管能否及时地有 往往是顶管成败的关键。设置二根总管,二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆,另一根用于补浆。(见下图) 本顶管施工用的膨润土触变泥浆,是在地面压浆站配制后,通过二台液压注浆泵压入二根输浆总管,一根总管压注到机头后的储浆箱内,再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进机尾部的同步注浆口。另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔, 储浆箱外形尺寸L ×B ××1m=3m 3,

泥水平衡顶管机在施工中出现的问题和解决方法

泥水平衡顶管机在施工中出现的问题和解决方法 来源:本站原创作者:佚名日期:2009年09月07日访问次数: 1、前言 随着我国非开挖技术的广泛应用,机械顶管施工技术亦日趋成熟,特别是泥水平衡式顶管和土压平衡式顶管工艺已成为较为常用的顶管施工方法。然而,顶管施工本身就是一项受地下不确定因素和外界困扰较多的高风险作业,成功率并非十分圆满。从以往的顶管施工情况来看,各种如纠编失控、管道轴线或标高严重偏位、管壁摩阻力过大、顶管无法向前推进、机械故障导致掘进机中途停顿、机头遇不明障碍物难以穿越等等现象,比比皆是。在这里,我们故且把由于技术人员操作不当而引起的管道上翘、下沉、左右大幅偏位等现象称作为“顶管人为事故”(这里不再讨论)。而把由于受地质变化、障碍物、管材破损等造成的顶管失败现象,称作为“顶管施工故障”。对于长期从事顶管施工的工程技术人员来说,“施工故障”其实很难避免。这就象我们日常生活中生病一样,得了病,如何对针下药才是关键。顶管施工也如此。出现故障,如何既快又省地解决问题,才是我们所必须关注的重要议题。 2、故障类型及对策 我们通常把顶管掘进机头不能最终到达接收井的现象,均称作为:顶管失败或顶管故障。其实,在实际施工过程中,顶管掘进机头顶进途中停止不前原因较多,归纳起来有以下几种情况: 1)由于设计或施工前对地质情况估计不足,造成顶进过程中摩阻力过大; 2)由于施工中注浆减阻不理想,或因某原因中间停顿时间过长,造成管壁阻力过大; 3)由于管道自身强度缺陷,顶进过程中造成管身碎裂; 4)由于工作井井身或后壁强度不足,造成工作井后座严重开裂或变位; 5)由于掘进机头自身机械传动出现问题; 6)由于管位处出现难以逾越的障阻物等。 处理以上几种类型的故障,其对策往往与该管道所处理地质情况、地表状况、施工条件及故障起因有很大关联。在确定一个理想的处理方案时,需仔细加以分析比较,才能对症下药,从而水到渠成。这里提供几种处理对策供大家参考: 1)开天窗法:在掘进机头上方地面通过开挖而解决问题的方法; 2)逆套管法:在接收井反向顶进内径大于机头外径的钢管或其它管道,然后把机头从接收井拉出; 3)顺套管法:在工作井顶进内径大于管道外径的钢管,从而确保土体不坍塌或设法减小管壁摩阻力的方法;

泥水平衡顶管施工方案

一工程概况 二、顶管方案 其基本原理是泥水平衡顶管机,其刀盘的正面,开口比较大,便于大块的 刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮,然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。这样,只要刀盘驱动电机转动,刀盘也就转动,同时轧辊也转动。在掘进机工作时,刀盘在一边旋转切削土块,还能通过刀盘后的网片把大土块轧碎。被轧碎的土块只能进入与泥水仓联接的进出水管,然后从后续连接的排泥管中被排出。 9.管接口质量控制 本工程所用管节为“F”管,“F”管受力性能好,接头稳定性高,接口处止水密封性能好。选用优良管材并处理好管子接口顶管施工是十分重要的。要按有关规范对管材作现场检查验收,如发现不合格品坚决予以退回。管材运送、起吊均应有专用夹具,搁置时应用方木垫高,防止“F”型管接口的套环受压变形。 接管前再次检查管子接头的承插口尺寸,橡胶圈和衬垫板的外观和质地。确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度,并且加力要均匀,应保证橡胶圈不移位,不反转,不露出管外。顶管结束后要按设计要求在管内间隙处填充弹性密封膏,并与管口抹成—个光滑的渐变面。密封圈的胶结应在使用前两天完成并检查其牢固性。 管材供应在顶进过程中,管材的供应是非常重要的,如果供应不及时造成顶进停止,后果是非常严重的,由于机头重量一般较大,长时间的滞留会造成机头沉降,使轴线发生偏差;或已顶好的管子和周围土体固结,使得摩阻力增大。因此,在开始顶进前,需指定详细周全的供应计划,现场应备有足够余量。 11、设备维修及保养 在本工程项进过程中,特别需要对掘进机进行维修和保养,使掘进机始终处于优良的使用状态,从而顺利完成本工程实施。刀盘主轴及外壳密封掘进机在累计顶进达500米时,需对刀盘主轴密封进行检查,看看是否良好,如果不良则应更换。如果良好则应在加好油的情况下安装好。 8.液压系统 当液化油出现乳化时,说明液压油己严重氧化,应予以更换,更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车过滤后方可加入。另外,一旦发现油管老化应予以更换。 电气系统电气系统应保持干燥,保持指示灯及各仪表正常。 纠偏系统纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况,如发现不正常情况及时更换。14、注浆减磨 长距离顶管施工中,顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力,而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套,从而降低了顶进时的摩阻力,我们在注浆时做到以下几点.选择优质的触变泥浆材料,对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。在管子上预埋压浆孔,压浆孔的设置要有利于浆套的形成。膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间,听取供应商的建议但都必须按照规范进行,使用前必须先进行试验压浆方式要以同步注浆为主,补浆为辅。在顶进过程中,要经常检查各推进段的桨液形成情况。注浆设备和管路要可靠,具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀,使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔,从而影响这浆效果。注浆工艺由专人负责,质量员定期检查。注浆泵选择脉动小的螺杆泵,流量与顶进速度相应配。

泥水平衡顶管控制汇总

泥水平衡顶管质量控制 近年来,在开封、郑州等地管道顶管的施工中,相继采用了泥水平衡法顶管施工,解决了传统顶管出现的弊病,下面就泥水平衡顶管施工简要说明,以帮助监理人员更好了解。 一、简介 泥水平衡顶管施工是机械化顶管施工的主要方法之一,属于机械化、长距离顶进施工技术,其特点为:刀盘将切削的土壤送入泥水仓,然后由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面,通过刀盘充分搅拌后由排泥泵经排泥管道将泥水送至地面泥浆池,经沉淀或分离后泥水可重复利用,残渣外运;掘进过程通过刀盘以及顶速平衡正面土压力,调节循环水压力用以平衡地下水压力;采用流体输送切削入泥仓的土体,顶进过程中不间断,施工速度快;无需土质改良或降水处理,施工后地表沉降小。通常泥水平衡顶管的主要设备有:掘进机、主顶设备、测量设备、井内旁通、控制系统等;辅助设备包括:泥水处理设备、注浆设备等。 泥水平衡顶管施工适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石,也适应强风化岩等恶劣地质条件下的室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。 泥水平衡顶管一般适用于管径D400~2400mm的管道施工,由于泥水平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点,并可适用于各类复杂地质条件,因此像穿越重要公路、铁路、建

筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法,可达到良好的效果。 泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来平衡土压力和地下水压力的一种顶管施工方法。其基本原理是由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面,再经井内旁通压力调整阀及调整排泥泵转速来调整进水压力大小,使其平衡地下水压及挖掘面土压力,尽量使掘进机刀盘在平衡压力下工作,从而可防止由于挖掘面的失稳,造成地面沉降和隆起。 基本工艺流程

泥水平衡顶管施工方案

C 3000泥水平衡顶管施工方案 工作井施工完成后,开始顶管施工,针对施工地区的土质情况,我方计划采用泥水平 衡顶管施工方案。 1、泥水平衡顶管施工工艺 一、泥水平衡式顶管 微型掘进机被主顶油缸向前推进,掘进机头进入止水圈,穿过土层到达接收井,电动机提供能量,转动切削刀盘,通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质,石块等在转动的切削刀盘内被粉碎,然后进入泥水舱,在那里与泥浆混合,最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中,采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡,以至始终处于主动与被动土压之间,达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后,电缆、泥浆管被拆除,吊下第一节顶进管,它被推到掘进机的尾套处,与掘进头连接管顶进以后,挖掘终止、液压慢慢收回,另一节管道又吊入井内,套在第一节管道后方,连接在一起,重新顶进,这个过程不断重复,直到所有管道被顶入土层完毕,完成一条永久性的地下管道。 掘进机在掘进过程中,采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束,调整好 所需的标高及方向位置后,对准掘进机内的定位光靶上,激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内,并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩,为达到纠偏的目的,调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中,甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向 5cm内的偏离精度。 当工作井完成以后,经调试完毕的液压系统,顶管掘进机便通过运输至工地,并安装就位至导轨 上,微型掘进设备还包括,操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置,激光定位装置,减摩剂搅拌注入装置,泥水处理装置;其他辅助装置包括起重机,发电机、卡车、电焊机等。随后,微型掘进装置上。

泥水平衡顶管施工工法

泥水平衡顶管施工工法 工艺原理 1.泥水平衡顶管机工作原理 泥水平衡顶管机施工以泥水平衡原理为基本,通过改变泥水仓的送、排泥水量和顶进速度来控制排土量,使泥水仓内的泥水压力值稳定并控制在所设定的范围之内,从而达到开挖面的稳定。 2. 泥水平衡功能 泥水平衡输送系统有两项主要功能,一是通过泥水来平衡顶管机施工时土体和地下水对其产生的压力,稳定开挖面,其二是将刀盘切削下来的土体在泥水仓内进行混合后,将其由经过泥水管路输送到地面。 图1中右侧为泥水平衡顶管机。正常顶进过程,MV1阀、MV2阀打开,MV3阀关闭。泥水由泵经送泥管送入,与进入泥水仓的切削土混合后,通过排泥泵经排泥管送至地面。同时送入的泥水需在泥水仓内建立一定的泥水压力,此压力需比顶管机处的土层的地下水压力高Δp,通常为0.015~0.02MPa。顶管机上部的 泥水平衡压力是P 3,底部的泥水平衡压力是P 5 。如果设γ W 为清水比重,γ为泥 水比重,则有如下关系式: P 1=γ W ×h 2 P 2=γ W ×(h 2 +Δh) P 3=γ W ×h l P 4=γ W ×(h 1 +Δh) P 5=P 4 +γ×h=γ W ×(h 1 +Δh)+γ×h 3

图1 泥水平衡原理 P 1-顶管机顶部的地下水压力,P 2 -顶管机顶部的泥水压力,P 3 -基准面上的 地下水压力,P 4-基准面上地下水压力P 3 +Δp的水压力,P 5 -顶管机内泥水压力与 地下水压力相加的压力。 泥水平衡顶管机通常在DEBC″梯形压力区域内工作。在设定泥水控制压力时,取泥水仓顶部和底部压力和平均值,即: 3. 泥水控制原理 泥水平衡控制运用调节器和执行机构(调节水泵转速和控制阀开度)与被控制对象构成闭环负反馈。根据被控参数的测量值与给定值之间的偏差,PID调节规律,对执行机构进行控制,以达到泥水平衡控制目的。 在停上掘进状态,用切口泥水压调节器控制CV阀开度或P H 泵转速,使切口水压达到设定值。 在“旁路”状态,切口水压调节器根据控制P 1 泵的转速,使送泥水压达到设定值。 在掘进状态,切口水压调节器根据测得的切口水压与设定值进行比较,如果 泥水仓压力大于设定值,则切口水压调节器输出值降低,P 1 泵转速下降,进入泥水仓的送泥水量减少,使泥水仓压力降低,反之亦然。同时切口水压调节器与送

相关文档
最新文档